Phí hạt nhân hiệu quả của kali: Nó bao gồm những gì (Có ví dụ)
Tải lượng kali hạt nhân hiệu quả là +1. Điện tích hạt nhân hiệu dụng là tổng điện tích dương mà một electron thuộc về một nguyên tử có nhiều hơn một electron. Thuật ngữ "hiệu quả" mô tả hiệu ứng che chắn được tạo ra bởi các electron gần hạt nhân, từ điện tích âm của nó, để bảo vệ các electron khỏi các quỹ đạo cao hơn.
Tính chất này có mối quan hệ trực tiếp với các đặc tính khác của các nguyên tố, chẳng hạn như kích thước nguyên tử của chúng hoặc sự định đoạt của chúng để tạo thành các ion. Theo cách này, khái niệm điện tích hạt nhân hiệu quả cung cấp một sự hiểu biết lớn hơn về hậu quả của sự bảo vệ hiện diện trong các tính chất định kỳ của các yếu tố.
Ngoài ra, trong các nguyên tử có nhiều hơn một electron - nghĩa là trong các nguyên tử đa điện tử - sự tồn tại của sự che chắn của các electron tạo ra sự giảm lực hút tĩnh điện giữa các proton (hạt tích điện dương) của hạt nhân nguyên tử và các electron ở cấp độ bên ngoài.
Ngược lại, lực mà các electron đẩy trong các nguyên tử được coi là đa điện tử chống lại tác động của các lực hấp dẫn do hạt nhân tác dụng lên các hạt này với điện tích trái dấu.
Điện tích hạt nhân hiệu quả là gì?
Khi nó là một nguyên tử chỉ có một electron (loại hydro), thì electron duy nhất này cảm nhận được điện tích dương của hạt nhân. Mặt khác, khi một nguyên tử có nhiều hơn một electron, lực hút của tất cả các electron bên ngoài đối với hạt nhân được trải nghiệm và đồng thời, lực đẩy giữa các electron này.
Nhìn chung, người ta nói rằng điện tích hạt nhân hiệu dụng của một nguyên tố càng lớn thì lực hấp dẫn giữa các electron và hạt nhân càng lớn.
Theo cùng một cách, hiệu ứng này càng lớn thì năng lượng thuộc về quỹ đạo nơi các electron bên ngoài này được đặt càng thấp.
Đối với hầu hết các yếu tố của nhóm chính (còn gọi là các yếu tố đại diện), thuộc tính này tăng dần từ trái sang phải, nhưng giảm dần từ trên xuống dưới trong bảng tuần hoàn.
Để tính giá trị điện tích hạt nhân hiệu dụng của electron (Z eff hoặc Z *), phương trình sau do Slater đề xuất được sử dụng:
Z * = Z - S
Z * đề cập đến điện tích hạt nhân hiệu quả.
Z là số lượng proton có trong hạt nhân của nguyên tử (hay số nguyên tử).
S là số electron trung bình nằm giữa hạt nhân và electron đang được nghiên cứu (số electron không hóa trị).
Tải kali hạt nhân hiệu quả
Ở trên ngụ ý rằng, có 19 proton trong hạt nhân, điện tích hạt nhân của nó là +19. Như chúng ta nói về một nguyên tử trung tính, điều này có nghĩa là nó có cùng số proton và electron (19).
Theo thứ tự các ý tưởng này, chúng ta có rằng điện tích hạt nhân kali hiệu quả được tính bằng một phép toán số học, bằng cách trừ đi số lượng electron bên trong khỏi điện tích hạt nhân của nó như được trình bày dưới đây:
(+19 - 2 - 8 - 8 = +1)
Nói cách khác, electron hóa trị được bảo vệ bởi 2 electron từ cấp thứ nhất (gần hạt nhân nhất), 8 electron từ cấp thứ hai và 8 electron từ cấp thứ ba và áp chót; nghĩa là, 18 electron này tạo ra hiệu ứng che chắn giúp bảo vệ electron cuối cùng khỏi các lực do hạt nhân tác dụng lên nó.
Có thể thấy, giá trị của điện tích hạt nhân hiệu dụng của một nguyên tố có thể được thiết lập bằng số oxy hóa của nó. Cần lưu ý rằng đối với một điện tử cụ thể (ở bất kỳ mức năng lượng nào), việc tính toán điện tích hạt nhân hiệu quả là khác nhau.
Giải thích các ví dụ về tải kali hạt nhân hiệu quả
Dưới đây là hai ví dụ để tính điện tích hạt nhân hiệu quả được cảm nhận bởi một electron hóa trị được xác định trong nguyên tử kali.
- Đầu tiên, cấu hình điện tử của nó được biểu thị theo thứ tự sau: (1 s ) (2 s, 2 p ) (3 s, 3 p ) (3 d ) (4 s, 4 p ) (4 d ) (4 f) ) (5 s, 5 p ), v.v.
- Không có electron ở bên phải của nhóm (n s, n p ) góp phần tính toán.
- Mỗi electron trong nhóm (n s, n p ) đóng góp 0, 35. Mỗi electron của cấp độ (n-1) đóng góp 0, 85.
- Mỗi electron ở cấp độ (n-2) hoặc thấp hơn đóng góp 1, 00.
- Khi electron được bảo vệ nằm trong một nhóm (n d ) hoặc (n f ), mỗi electron trong một nhóm ở bên trái của nhóm (n d ) hoặc (n f ) đóng góp 1, 00.
Do đó, tính toán bắt đầu:
Ví dụ đầu tiên
Trong trường hợp electron duy nhất của lớp ngoài cùng của nguyên tử nằm trong quỹ đạo 4 s, điện tích hạt nhân hiệu quả của nó có thể được xác định như sau:
(1 s 2) (2 s 22 p 5) (3 s 23 p 6) (3 d 6) (4 s 1)
Trung bình các electron không thuộc cấp độ bên ngoài nhất được tính toán:
S = (8 x (0, 85)) + (10 x 1, 00)) = 16, 80
Có giá trị của S, chúng tôi tiến hành tính Z *:
Z * = 19, 00 - 16, 80 = 2, 20
Ví dụ thứ hai
Trong trường hợp thứ hai này, electron hóa trị duy nhất được tìm thấy trong quỹ đạo 4 s. Bạn có thể xác định điện tích hạt nhân hiệu quả của mình theo cùng một cách:
(1 s 2) (2 s 22 p 6) (3 s 23 p 6) (3 ngày 1)
Một lần nữa, trung bình của các electron không hóa trị được tính:
S = (18 x (1, 00)) = 18, 00
Cuối cùng, với giá trị của S, chúng ta có thể tính Z *:
Z * = 19, 00 - 18, 00 = 1, 00
Kết luận
So sánh các kết quả trước đó, có thể thấy rằng electron có trong quỹ đạo 4 s bị hút vào hạt nhân của nguyên tử bởi các lực lớn hơn các lực hút electron nằm trong quỹ đạo 3 d . Do đó, electron trong quỹ đạo 4 s có năng lượng thấp hơn so với quỹ đạo 3 d .
Do đó, người ta kết luận rằng một electron có thể nằm trong quỹ đạo 4 giây ở trạng thái cơ bản, trong khi ở quỹ đạo 3 d thì nó ở trạng thái kích thích.
